JP2018083568A - 自動傾斜車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車両傾斜装置を備えた自動傾斜車両において、車両が走行していない状況において車両の重心の高さを推定し、推定された重心高さに基づく車両の目標傾斜角の制限を、車両の走行開始時から行い得るようにする。【解決手段】左右の前輪と、一つの後輪とを含み、制御装置は、車両の傾斜角θが目標傾斜角になるように車体傾斜装置を制御するよう構成された自動傾斜車両であって、制御装置は、車両が走行していないときに、車体傾斜装置によって車両を横方向へ揺動振動（Ｓ６０）させ、振動の共振周期に基づいて車両の重心高さ（Ｈg）を推定し（Ｓ７０、８０）、また、車両の重心を通る垂線が前輪の接地点及び後輪の接地点を結ぶ三角形の範囲内を通るように、目標傾斜角を修正する（Ｓ１１０）。【選択図】図４

Description

本発明は、旋回時に自動的に旋回内側へ傾斜（リーン）する自動傾斜車両に係る。

自動傾斜車両は車両傾斜装置を有し、車両は旋回時に車両傾斜装置によって自動的に旋回内側へ傾斜される。例えば、下記の特許文献１には、横方向に隔置された左右一対の車輪と、揺動型の車両傾斜装置と、車両傾斜装置を制御する制御装置とを含み、一対の車輪はそれぞれ対応するキャリアにより回転可能に支持された自動傾斜車両が記載されている。車両傾斜装置は、前後方向に延在する揺動軸線の周りに揺動可能な揺動部材と、揺動軸線の周りに揺動部材を揺動させるアクチュエータと、揺動軸線に対し横方向両側にて揺動部材及び対応するキャリアに枢着された一対のタイロッドとを含んでいる。

揺動部材が揺動軸線の周りに揺動すると、一対のタイロッドが互いに逆方向へ上下動するので、左右の車輪が車体に対し互いに逆方向へ上下動し、これにより車両が横方向へ傾斜する。制御装置は、運転者の操舵操作量及び車速に基づいて車両を安定的に走行させるための車両の目標傾斜角を演算し、アクチュエータによって揺動部材の揺動角を制御することにより、車両の傾斜角が目標傾斜角になるように車両を傾斜させるよう構成されている。車両の目標傾斜角は、典型的には、車両の重心に作用する重力及び旋回横力の合力が、車両の前後方向に見て左右の前輪の接地点間の中点へ向けて作用する角度に演算される。

特開２０１３−２４４７６３号公報 国際公開第２０１１／００４４５９号

〔発明が解決しようとする課題〕
自動傾斜車両においては、車両の傾斜角が目標傾斜角に制御された状態にて車両が停止しても、車両の傾斜角が過大であることに起因して車両が転倒しないことが必要である。そのため、車両の重心は横方向の中央で車両の仕様により定まる予め設定された高さの位置にあるとの前提の下で、車両の重心を通る垂線が前二輪及び後輪の接地点を結ぶ三角形の範囲内を通るように、目標傾斜角を制限することが既に提案されている。

しかし、目標傾斜角が同一であっても、予め設定された重心の高さが実際の重心の高さとは異なる場合には、車両の重心を通る垂線が三角形の範囲内を通るか否かの判定が誤判定になり、そのため目標傾斜角の制限が不適切になる場合がある。例えば、実際の車両の重心を通る垂線が三角形の範囲外を通る場合において、予め設定された重心の高さが実際の高さよりも小さいときには、垂線が三角形の範囲内を通ると誤判定されることがある。この場合には、目標傾斜角が制限されるべきであるにも拘らず、目標傾斜角が制限されない。逆に、実際の車両の重心を通る垂線が三角形の範囲内を通る場合において、予め設定された重心の高さが実際の高さよりも大きいときには、垂線が三角形の範囲外を通ると誤判定されることがある。この場合には、目標傾斜角が制限されるべきではないにも拘らず、目標傾斜角が不必要に制限されてしまう。

なお、上記特許文献２には、車両のピッチ角及びロール角に基づいて乗員などを含む車体（ばね上）の重心高さが推定される車両制御装置が記載されている。しかし、この特許文献に記載された制御装置によっては、車両全体の重心の高さを推定することができず、また、車体のピッチ及びロールが生じる走行状況にならない限り、重心高さを推定することができない。よって、特許文献２に記載された制御装置によって推定された車体の重心高さに基づいて車両の重心の高さを推定するとしても、推定された車両の重心の高さに基づく車両の目標傾斜角の制限を、車両の走行開始時から行うことはできない。

本発明の主要な課題は、車両傾斜装置を備えた自動傾斜車両において、車両が走行していない状況において車両の重心の高さを推定し、推定された重心高さに基づく車両の目標傾斜角の制限を、車両の走行開始時から行い得るようにすることである。

〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
本発明によれば、左右の前輪（１２Ｌ、１２Ｒ）と、一つの後輪（１４）と、車体（２２）と、車両を横方向へ傾斜させるよう構成された車両傾斜装置（１８）と、車両の傾斜角（θ）を検出する検出装置（４０）と、車体傾斜装置を制御するよう構成された制御装置（２０）とを含み、左右の前輪及び車体傾斜装置は一つの前輪サスペンション（１２Ｓ）により車体から懸架され、後輪は後輪サスペンション（１４Ｓ）により車体から懸架され、制御装置は、車両の旋回時に車両の重心（Ｇm）に作用する重力（Ｆg）及び遠心力（Ｆy）の合力（Ｆyg）が、車両の前後方向に見て左右の前輪の接地点（Ｐfl、Ｐfr）の間の所定の位置へ向かうようにするための旋回内側への車両の目標傾斜角（θt）を演算し、車両の傾斜角（θ）が目標傾斜角になるように車体傾斜装置を制御するよう構成された自動傾斜車両（１０）が提供される。

制御装置（２０）は、車両が走行していないときに、車体傾斜装置（１８）によって車両を横方向へ傾斜させた後傾斜を解除することにより車両を横方向へ揺動振動させ、検出装置（４０）により検出された車両の傾斜角（θ）の変化に基づいて車両の揺動振動の共振周期（Ｔs）を求め、該共振周期に基づいて車両の重心（Ｇm）の高さ（Ｈg）を推定するよう構成される。

また、制御装置（２０）は、高さが推定された重心（Ｇm）を通る垂線（７０）が左右の前輪の接地点（Ｐfl、Ｐfr）及び後輪の接地（Ｐr）点を結ぶ三角形（７２）の範囲外を通る場合には、垂線が三角形の範囲内を通るように、目標傾斜角（θt）を修正するよう構成される。

上記の構成によれば、車両が走行していないときに、車体傾斜装置によって車両が揺動振動するよう加振され、車両の揺動振動の共振周期に基づいて車両の重心の高さが推定される。よって、車両が走行していないときに、車両の重心の高さを推定することができる。

また、上記の構成によれば、高さが推定された重心を通る垂線が三角形の範囲内を通るか否かにより、目標傾斜角の修正の要否が判定される。よって、車両の走行開始時から、推定された重心高さに基づく車両の目標傾斜角の修正を行うことができる。

〔発明の態様〕
本発明の一つの態様においては、制御装置（２０）は、下端にて固定された片持ち梁（６６）の上端に錘（６４）が固定された車両の揺動振動モデル（６６Ａ）について、共振周期（Ｔs）に基づいて揺動振動モデルのばね定数（Ｋ）を求め、ばね定数に基づいて揺動振動モデルの重心の高さを演算することにより、車両の重心（Ｇm）の高さ（Ｈg）を演算するよう構成される。

上記態様によれば、共振周期に基づいて揺動振動モデルのばね定数が求められ、ばね定数に基づいて揺動振動モデルの重心の高さが演算されることにより、車両の重心の高さが演算される。よって、車両の揺動振動の共振周期を求めることにより、車両の重心の高さを演算することができる。

なお、後に詳細に説明するように、共振周期に基づいて揺動振動モデルのばね定数を求める式、及びばね定数に基づいて揺動振動モデルの重心の高さを演算する式が設定され、それらの式により車両の重心の高さが演算されてよい。また、前者の式が後者の式に代入されることにより共振周期に基づいて揺動振動モデルの重心の高さを演算する式が設定され、その式により車両の重心の高さが演算されてもよい。

上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いられる符号が括弧書きで添えられている。しかし、本発明の各構成要素は、括弧書きで添えられた符号に対応する実施形態の構成要素に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。また、本願において、「横方向」及び「前後方向」は、車両についての横方向及び前後方向であり、互いに直交する方向である。

本発明による自動傾斜車両の実施形態を、前輪位置における縦断面にて切断して示す解図的背面図である。 本発明による自動傾斜車両の実施形態を示す解図的平面図である。 左旋回時における実施形態を、前輪位置における縦断面にて切断して示す背面図である。 実施形態における車両の重心高さの推定及び車両の傾斜角の制御のルーチンを示すフローチャートである。 図４に示されたフローチャートのステップ１１０において実行される車両の傾斜角の制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施形態の車両の振動モデルを示す図である。 実施形態の車両の揺動振動モデルを示す図である。 実施形態の車両の単振動モデルを示す図である。 車両を旋回内側へ傾斜させるための車両の目標傾斜角θtを演算する要領を示す説明図である。 実際の車両の重心Ｇmを通る垂線が、車輪の接地点を結ぶ三角形の範囲外を通り、予め設定された重心Ｇm′の高さＨg′が実際の高さＨgよりも小さい値である場合を示す図である。 実際の車両の重心Ｇmを通る垂線が、車輪の接地点を結ぶ三角形の範囲内を通り、予め設定された重心Ｇm′の高さＨ′gが実際の高さＨgよりも大きい値である場合を示す図である。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１及び図２において、本発明の実施形態にかかる自動傾斜車両１０は、非操舵駆動輪である一対の前輪１２Ｌ及び１２Ｒと、操舵従動輪である一つの後輪１４とを含む定員１名の三輪車両である。前輪１２Ｌ及び１２Ｒは、車両１０の横方向に互いに隔置され、それぞれ対応するキャリア１６Ｌ及び１６Ｒにより回転軸線（図示せず）の周りに回転可能に支持されている。後輪１４は、前輪に対し後方に位置し、図１及び図２には示されていないが、運転者によるステアリングホイール１５の操作量に応じて操舵機構により操舵されるようになっている。図１及び図３においては、ステアリングホイール１５は実際の位置とは異なる位置に図示されている。自動傾斜車両１０は、更に車両傾斜装置１８及び電子制御装置２０を含んでいる。

実施形態においては、図１及び図２には示されていないが、キャリア１６Ｌ及び１６Ｒは、駆動装置としてのインホイールモータを内蔵している。キャリア１６Ｌ及び１６Ｒは、それぞれ対応するリーディングアームのようなサスペンションアームにより、車体２２に対し上下方向に変位可能であると共に、車体２２に対する横方向への変位が規制されるよう、支持されている。

車両傾斜装置１８は、前後方向に延在する揺動軸線２４の周りに揺動する揺動部材２６と、揺動軸線２４の周りに揺動部材２６を揺動させるアクチュエータ２８と、一対のタイロッド３０Ｌ及び３０Ｒとを含んでいる。タイロッド３０Ｌ及び３０Ｒは、揺動軸線２４に対し横方向両側において実質的に上下方向に延在し、それぞれ上端にてボールジョイントのようなジョイント３２Ｌ及び３２Ｒにより揺動部材２６に枢動可能に連結されている。更に、タイロッド３０Ｌ及び３０Ｒは、それぞれ下端にてボールジョイントのようなジョイント３４Ｌ及び３４Ｒにより対応するキャリア１６Ｌ及び１６Ｒに枢動可能に連結されている。

揺動部材２６は、揺動軸線２４の周りに回転可能に支持されたボス部２６Ｂと、ボス部２６Ｂと一体をなしボス部２６Ｂから互いに逆方向へ延在するアーム部２６ＡＬ及び２６ＡＲとを有し、揺動軸線２４の周りに揺動可能なスイングアーム部材として機能する。タイロッド３０Ｌ及び３０Ｒの上端は、それぞれアーム部２６ＡＬ及び２６ＡＲの先端部に枢動可能に連結されている。

ボス部２６Ｂ及びアクチュエータ２８を支持する支持部材と車体２２との間には、サスペンションスプリング及びショックアブソーバを含む前輪サスペンション１２Ｓが介装されている。よって、前輪１２Ｌ、１２Ｒ及び車両傾斜装置１８は、前輪サスペンション１２Ｓにより車体２２から懸架されている。後輪１４は、サスペンションスプリング及びショックアブソーバを含む後輪サスペンション１４Ｓにより、車体２２から懸架されている。よって、前輪１２Ｌ、１２Ｒ及び後輪１４は車両傾斜装置１８と共に車体２２に対し上下動することができ、それらの相対振動はショックアブソーバにより減衰される。なお、前輪サスペンション１２Ｓは、車両傾斜装置１８が車体２２に対し横方向へ傾動することを阻止するよう構成されている。

アクチュエータ２８は、回転型のアクチュエータであり、電動機２８Ｍ及び減速歯車装置２８Ｇを含み、電動機２８Ｍのロータの回転運動が減速歯車装置２８Ｇによって減速されて揺動部材２６へ伝達されるようになっている。なお、アクチュエータ２８は、往復動型のアクチュエータであり、アクチュエータの往復動が運動変換機構により回転運動に変換されて揺動部材２６へ伝達されるようになっていてもよい。

図３に示されているように、揺動部材２６が揺動軸線２４の周りに揺動すると、タイロッド３０Ｌ及び３０Ｒが互いに逆方向へ上下動することにより、前輪１２Ｌ及び１２Ｒが車体２２に対し互いに逆方向へ上下動し、これにより車両１０が横方向へ傾斜する。車両の傾斜角θ（車両１０の上下方向の中心平面３６が鉛直方向３８に対しなす角度）の変化率、即ち車両の傾斜角速度θdは、ジャイロスコープ４０により検出されるようになっている。ジャイロスコープ４０により検出された車両の傾斜角速度θdを示す信号は、電子制御装置２０へ入力される。

なお、傾斜角θは、揺動部材２６の揺動角が０で、中心平面３６が鉛直方向３８と一致するときに０になり、車両１０が左方向へ傾斜するよう車両１０が傾斜するときに正の値になる。車両１０の傾斜角θは、車体２２のロール角α（図示せず）と実質的に同一であるので、車体のロール角αがロール角センサにより検出され、ロール角αが傾斜角θとされてもよい。

ステアリングホイール１５の回転角に等しい操舵角Ｓtは、操舵角センサ４２により検出される。電子制御装置２０には、操舵角センサ４２により検出された操舵角Ｓtを示す信号及び車速センサ４４により検出された車速Ｖを示す信号が入力され、回転角センサ４６により検出された電動機２８Ｍの回転角φmを示す信号が入力される。なお、回転角φmは、揺動部材２６の揺動角が０のときに０になり、車両１０が左方向へ傾斜するよう揺動部材２６が揺動するときに正の値になる。

電子制御装置２０には、アクセルポジションセンサ４８から、運転者により操作されるアクセルペダル（図示せず）の踏み込み操作量であるアクセルポジションＡpを示す信号が入力される。電子制御装置２０には、シフトポジションセンサ５０から、運転者により操作されるシフトレバー（図示せず）の操作位置であるシフトポジションＳpを示す信号が入力される。更に、電子制御装置２０には、踏力センサ５２から、運転者によるブレーキペダル（図示せず）に対する踏力Ｆpを示す信号が入力される。電子制御装置２０は、アクセルポジションＡp及びシフトポジションＳpに基づいてインホイールモータの出力及び回転方向を制御することにより、前輪１２Ｌ及び１２Ｒの駆動力を制御する。更に、電子制御装置２０は、踏力Ｆpに基づいて制動装置５４を制御することにより前輪１２Ｌ、１２Ｒ及び後輪１４の制動力を制御する。

また、電子制御装置２０は、図４に示されたフローチャートに従って、車両１０が実質的に走行していない状況において、車両傾斜装置１８によって車両１０を横方向へ傾斜させた後傾斜を急激に解除することにより、車両１０を横方向に揺動振動させる。更に、電子制御装置２０は、車両１０の傾斜角θの変化に基づいて揺動振動の共振周期Ｔsを演算し、共振周期Ｔsに基づいて車両１０の揺動変形のばね定数Ｋを演算し、ばね定数Ｋに基づいて車両１０の重心Ｇの高さＨgを推定する。

更に、電子制御装置２０は、図４及び図５に示されたフローチャートに従って、推定された重心Ｇの高さＨgを使用して車両１０の目標傾斜角θtを演算し、車両の傾斜角θが目標傾斜角θtになるようにアクチュエータ２８の電動機２８Ｍの回転角φmを制御する。従って、電子制御装置２０は、揺動部材２６の揺動角φを制御することにより車両１０を横方向へ傾斜させるよう構成された制御装置として機能する。

なお、図１においては、電子制御装置２０及びジャイロスコープ４０などのセンサは、車両１０の外に図示されているが、車両１０に搭載されている。電子制御装置２０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポート装置を有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータを含んでいてよい。図４及び図５に示されたフローチャートに対応する制御プログラムは、ＲＯＭに格納されており、車両１０の傾斜角θなどは同制御プログラムに従ってＣＰＵにより制御される。ＲＯＭには、１名乗車状態について予め求められた車両１０の質量Ｍ（正の定数）及び車両の重心Ｇmの高さの標準値Ｈgs（正の定数）も格納されている。更に、図４及び図５に示されたフローチャートによる制御を行うマイクロコンピュータは、車輪の制駆動力を制御するマイクロコンピュータとは別のマイクロコンピュータであってよい。

＜車両の重心高さ推定の原理＞
次に、図４及び図５に示されたフローチャートによる制御の説明に先立って、実施形態において採用されている車両１０の重心Ｇの高さＨgを推定するための原理について説明する。

車両１０は、車両傾斜装置１８により横方向へ傾斜された状態において車両傾斜装置１８による傾斜作用が急激に解除されると、前輪１２Ｌ及び１２Ｒの接地点の中点近傍の周りに横方向へ揺動して振動する。この振動は、横方向への揺動の自由振動（共振振動）であり、その復元力は車体２２の弾性、前輪及び後輪のサスペンションの弾性、前輪１２Ｌ及び１２Ｒのタイヤの弾性などにより発生されると考えられる。

よって、上記揺動の自由振動について、車両１０を図６に示された振動モデル６０にてモデル化することができる。振動モデル６０は、下端にて固定されたばね６２と、その上端に固定された錘６４とを含み、ばね６２は固定された部位の周りに湾曲変形して揺動振動することができると共に、上下方向に単振動可能である。従って、振動モデル６０の振動は、図７に示された揺動振動モデル６０Ａの揺動振動と、図８に示された単振動モデル６０Ｂの上下方向の単振動との合成の振動と考えられてよい。

揺動振動モデル６０Ａは、下端にて固定され弾性によるに湾曲変形可能な片持梁６６と、その上端に固定された錘６４とを含む振動モデルである。単振動モデル６０Ｂは、下端にて固定され上下方向に弾性変形可能なばね６８と、その上端に固定された錘６４とを含む振動モデルである。単純化のために、ばね６２、片持梁６６及びばね６８の質量は錘６４に集約され、ばね６２などの質量は０であると仮定する。

振動モデル６０の重心Ｇmの高さ、即ちばね６２の固定された部位と振動モデル６０の重心Ｇmとの距離Ｈgは、揺動振動モデル６０Ａの揺動振動の周期には関係があるが、単振動モデル６６Ｂの単振動の周期には関係がない。よって、揺動振動モデル６０Ａについて、揺動振動の周期Ｔsを求めれば、重心Ｇmの高さＨgを求めることができる。

揺動振動モデル６０Ａにおいて、片持梁６６のヤング係数及び断面二次モーメントをそれぞれＥ［kN/mm^２］、Ｉ［mm］とすると、片持梁６６のばね定数Ｋ［kN/mm］は下記の式（１）により表される。よって、重心Ｇmの高さＨg［mm］は下記の式（２）により表される。

錘６４の質量をＭ［kg］とすると、共振周期Ｔs［sec］は下記の式（３）により表される。よって、ばね定数Ｋは下記の式（４）により表される。なお、下記の式（３）及び（４）におけるπは円周率である。

よって、振動モデル６０の揺動振動に基づいて共振周期Ｔsを求めれば、上記式（４）からばね定数Ｋを求めることができ、これを上記式（２）に代入することにより、重心Ｇmの高さＨgを求めることができる。従って、実施形態においては、車両１０が横方向への揺動の自由振動をしているときの車両１０の傾斜角θの変化に基づいて、共振周期Ｔsが求められ、上記式（４）及び（２）により、車両１０の重心Ｇmの高さＨgが演算される。

＜重心高さの推定及び車両の傾斜角の制御のルーチン＞
次に、図４に示されたフローチャートを参照して実施形態における車両の重心高さの推定及び車両の傾斜角の制御のルーチンについて説明する。なお、図４に示されたフローチャートによる制御は、図には示されていないイグニッションスイッチがオンであるときに所定の時間毎に繰返し実行される。これ以降の説明においては、図４に示されたフローチャートによる重心高さの推定及び傾斜角の制御を単に制御と指称する。

まず、ステップ１０においては、操舵角センサ４２により検出された操舵角Ｓtを示す信号などが読み込まれる。なお、図１には示されていないが、車両傾斜装置１８の非作動時に揺動部材２６の揺動を阻止するロック装置が設けられている場合には、制御の開始時にロック装置のロックが解除される。

ステップ２０においては、シフトポジションＳpが非走行レンジであるか否かの判別、即ちＰレンジ又はＮレンジであるか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには制御はステップ４０へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ３０へ進む。

ステップ３０においては、車速Ｖが基準値Ｖ0（０に近い正の定数）よりも小さいか否かの判別、即ち車両１０が実質的に停止しているか否かの判別が行われる。肯定判別が行われたときには制御はステップ６０へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ４０へ進む。

ステップ４０においては、車両１０の重心Ｇmの高さＨgの演算が完了しているか否かの判別が行われる。肯定判別が行われたときには制御はステップ１００へ進み、否定判別が行われたときには、ステップ５０において高さＨgがＲＯＭに記憶されている標準値Ｈgsに設定されてＲＡＭに記憶され、その後制御はステップ１００へ進む。

ステップ６０においては、車両傾斜装置１８により車両１０が加振される。即ち、車両傾斜装置１８により車両１０が横方向へ所定の傾斜角にて傾斜され、その状態にて車両傾斜装置１８による傾斜作用が急激に解除されることにより、車両１０が前輪１２Ｌ及び１２Ｒの接地点の中点近傍の周りに横方向へ加振される。なお、車両１０を加振するための最初の傾斜方向は左右の何れであってもよい。また、車両１０が加振されてから所定の時間が経過するまでは、ステップ６０はスキップされ、車両１０が再度加振されることなく制御はステップ７０へ進む。

ステップ７０においては、車両１０の傾斜角θが正の最大値θpmaxと負の値で絶対値が最大の値θnmaxとの間に変化する時間が演算され、演算された時間の２倍が共振周期Ｔsとされる。なお、共振周期Ｔsは複数周期の平均値であってもよい。

ステップ８０においては、共振周期Ｔsに基づいて上記式（４）に従って車両１０の弾性による揺動変形のばね定数Ｋが演算される。なお、式（４）におけるＭは、ＲＡＭに記憶された質量Ｍに設定され、ＲＡＭに記憶された値がないときにはＲＯＭに格納された質量Ｍに設定される。

ステップ９０においては、上記式（２）に従って車両１０の重心Ｇmの高さＨgが演算され、ＲＡＭに記憶される。高さＨgが既に演算されＲＡＭに記憶されている場合には、記憶されている値が新たに演算された値に書き換えられることにより更新され、ＲＡＭに記憶される。また、予め実験などにより求められた高さＨgと車両１０の質量Ｍとの関係がＲＯＭに格納され、演算された高さＨgに基づいて車両１０の質量Ｍが演算され、ＲＡＭに記憶される。なお、車両１０の弾性による揺動変形のヤング係数Ｅ及び断面二次モーメントＩは予め求められてＲＯＭに格納されていてよい。

ステップ１００においては、シフトポジションＳpが走行レンジであるか否かの判別、即ちＤレンジ又Ｒレンジであるか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには制御はステップ１０へ戻り、肯定判別が行われたときには制御はステップ１１０へ進む。なお、ステップ１００においては、シフトポジションＳpが走行レンジであり且つ車速が走行判定の基準値（正の定数）以上であるか否かの判別が行われてもよい。

ステップ１１０においては、図５に示されたフローチャートに従って、ＲＯＭに記憶されている車両１０の重心Ｇmの高さＨgを使用して、車両１０の目標傾斜角θtが演算され、車両の傾斜角θが目標傾斜角θtになるようにアクチュエータ２８が制御される。

次に、図５に示されたフローチャートを参照して上記ステップ１１０において実行される車両の傾斜角の制御ルーチンについて説明する。

ステップ１１２においては、操舵角Ｓt及び車速Ｖに基づいて当技術分野において公知の要領にて車両１０の推定横加速度Ｇyhが演算される。更に、推定横加速度Ｇyhと車両の質量Ｍとの積として、旋回により車両１０の重心Ｇmに作用する遠心力Ｆyが演算される。

ステップ１１４においては、車両１０を旋回内側へ傾斜させるための車両の目標傾斜角θtが演算される。この場合、車両の目標傾斜角θtは、図９に示されているように、車両１０の重心Ｇmに作用する遠心力Ｆyと重力Ｆgとの合力Ｆygが、前輪１２Ｌ及び１２Ｒの接地点Ｐfl及びＰfrの中点Ｐfと後輪１４の接地点Ｐrとを結ぶ線に向けて作用するよう、演算される。なお、目標傾斜角θtは、重心Ｇmに作用する重力Ｆg及び遠心力Ｆyにより決定されるので、重心の高さＨgは目標傾斜角θtの適正な演算に影響を及ぼさない。重力Ｆgは、車両の質量Ｍと重力加速度ｇとの積であるので、一定であるのに対し、遠心力Ｆyの大きさは推定横加速度Ｇyhの絶対値が大きいほど大きくなる。

ステップ１１６においては、重心Ｇmを通る垂線７０が、前輪１２Ｌ、１２Ｒの接地点Ｐfl、Ｐfr及び後輪１４の接地点Ｐrを結ぶ三角形７２（図３参照）の範囲外を通る場合には、垂線７０が三角形７２の範囲内を通るよう、車両の目標傾斜角θtが修正される。即ち、目標傾斜角θtの大きさが低減される。なお、垂線７０が三角形７２の範囲内を通る場合には、車両の目標傾斜角θtは修正されない。

ステップ１１８においては、ジャイロスコープ４０により検出された車両１０の傾斜角速度θdを示す信号が読み込まれ、傾斜角速度θdが積分されることにより、車両１０の傾斜角θが演算される。なお、ジャイロスコープ４０が車両１０の傾斜角θを示す信号を出力する場合には、傾斜角速度θdの積分は不要である。

ステップ１２０においては、車両１０の傾斜角θと車両の目標傾斜角θtとの偏差θ−θtの絶対値が基準値θ0（正の定数）よりも小さいか否かの判別が行われる。肯定判別が行われたときには車両の傾斜角θの修正は不要であるので、制御は一旦終了し、否定判別が行われたときには制御はステップ１２０へ進む。

ステップ１２２においては、車両１０の傾斜角θと車両の目標傾斜角θtとの偏差θ−θtを０にするための揺動部材２６の目標揺動角φtが演算されると共に、目標揺動角φtを達成するためのアクチュエータ２８の電動機２８Ｍの目標回転角φmtが演算される

ステップ１２４においては、電動機２８Ｍの回転角φmが目標回転角φmtになるよう電動機２８Ｍが制御され、これにより揺動部材２６の揺動角φが目標揺動角φtになるよう制御される。

以上の説明から解るように、ステップ２０及び３０において、車両１０が実質的に停止していると判定されると、ステップ６０において、車両１０が車両傾斜装置１８により横方向へ揺動振動するよう加振される。ステップ７０において、車両１０の揺動振動の共振周期Ｔsが演算され、ステップ８０において、共振周期Ｔsに基づいて上記式（４）に従って車両１０の弾性による揺動変形のばね定数Ｋが演算される。更に、ステップ９０において、上記式（２）に従って車両１０の重心Ｇmの高さＨgが演算され、必要に応じて更新される。

車両１０が走行可能な状態又は走行状態になると、ステップ１００において肯定判別が行われる。よって、ステップ１１０において図５に示されたフローチャートに従って、車両１０の目標傾斜角θtが演算され、車両１０の傾斜角θが目標傾斜角θtになるよう制御される。

具体的には、ステップ１１２において、操舵角Ｓt及び車速Ｖに基づいて車両１０の推定横加速度Ｇyhが演算され、推定横加速度Ｇyhと車両の質量Ｍとの積として、車両の重心Ｇmに作用する遠心力Ｆyが演算される。ステップ１１４において、車両１０の重心Ｇmに作用する遠心力Ｆyと重力Ｆgとの合力Ｆygが、所定の方向へ作用するよう、車両１０を旋回内側へ傾斜させるための車両の目標傾斜角θtが演算される。車両の目標傾斜角θtは、ステップ１１６において必要に応じて修正される。

ステップ１１８において、ジャイロスコープ４０により検出された車両１０の傾斜角速度θdに基づいて車両１０の傾斜角θが演算される。更に、ステップ１２０〜１２４において、車両１０の傾斜角θと目標傾斜角θtとの偏差θ−θtの大きさが基準値θ0以下になるよう、アクチュエータ２８の電動機２８Ｍが制御されることによって、揺動部材２６の揺動角φが制御される。

実施形態によれば、車両１０が実質的に停止している状況において、車両１０が車両傾斜装置１８により加振され、車両１０の揺動振動の共振周期Ｔs及び弾性による揺動変形のばね定数Ｋが演算されることにより、車両１０の重心Ｇmの高さＨgが演算され、更新される。よって、車両が走行を開始する直前における重心Ｇmの高さＨgを推定することができる。

また、実施形態によれば、高さＨgが推定された重心Ｇmを通る垂線７０が、三つの車輪の接地点を結ぶ三角形７２の範囲内を通るか否かにより、目標傾斜角θtの修正の要否が判定される。よって、車両の走行開始時から、推定された重心の高さＨgに基づいて車両の目標傾斜角θtの修正を行うことができる。

特に、実施形態によれば、車両１０が実質的に停止している状況において、車両１０が車両傾斜装置１８により加振され、車両１０の重心Ｇmの高さＨgが演算される。よって、車両の走行中に路面から車輪を経て車両に入力される外乱の影響を受けることなく、重心Ｇmの高さＨgを演算することができ、また外乱の影響を受けることなく車両１０の目標傾斜角θtの修正を適正に行うことができる。

図１０に示されているように、実際の車両の重心Ｇmを通る垂線７０が三角形７２の範囲外を通る場合において、予め設定された重心Ｇm′の高さＨg′が実際の高さＨgよりも小さい値であるとする。予め設定された高さＨg′の重心Ｇm′に基づいて目標傾斜角θtの修正の要否が判定される場合には、重心Ｇm′を通る垂線７０′が三角形７２の範囲内を通ると判定され、車両１０の目標傾斜角θtが修正されないことに起因して、車両の停止時に車両が転倒し易くなる虞がある。

逆に、図１１に示されているように、実際の車両の重心Ｇmを通る垂線７０が三角形７２の範囲内を通る場合において、予め設定された重心Ｇm′の高さＨg′が実際の高さＨgよりも大きい値であるとする。予め設定された高さＨgの重心Ｇmに基づいて目標傾斜角θtの修正の要否が判定される場合には、車両１０の目標傾斜角θtの大きさが低減されることにより、重心Ｇm′を通る垂線７０′が三角形７２の範囲内を通るよう、車両１０の目標傾斜角θtの大きさが不必要に低減修正されることに起因して、車両の傾斜角θの大きさが不足する虞がある。

実施形態によれば、車両１０が実質的に停止している状況において、車両１０の重心Ｇmの高さＨgが演算され、更新される。よって、予め設定された重心Ｇm′の高さＨg′に基づいて目標傾斜角θtの修正の要否が判定される場合における上述の問題が生じる虞を低減することができる。即ち、目標傾斜角θtの修正が必要であるにも拘らず修正が行われない問題、及び目標傾斜角θtの修正が不要であるにも拘らず修正が行われる問題が生じる虞を低減することができる。

また、実施形態によれば、ステップ８０において、共振周期Ｔsに基づいて車両１０のばね定数Ｋが演算される際における質量Ｍは、ステップ９０において修正されＲＡＭに記憶された質量Ｍである。よって、例えば予め定数に設定された質量Ｍが使用される場合に比して、車両１０のばね定数Ｋを正確に演算することができる。

また、上述の実施形態においては、車両１０が実質的に停止している状況において、車両１０の重心Ｇmの高さＨgが演算され、更新される。よって、例えば信号待ちのように、走行の途中で車両が停止する場合にも重心Ｇmの高さＨgが演算され、更新される。従って、走行の途中で車両が停止し、イグニッションスイッチがオンの状態で荷物の積み下ろしが行われることによって車両全体の質量及び重心Ｇmの高さＨgが変化する場合にも、その後の車両の走行時における目標傾斜角θtの修正を適正に行うことができる。

更に、実施形態によれば、車両１０の加振は、車両の傾斜角θの制御に使用される車両傾斜装置１８により行われ、車両１０の揺動振動の共振周期Ｔsを演算するための車両の傾斜角θの変化の検出は、車両の傾斜角θの制御に使用されるジャイロスコープ４０の検出値を使用して行われる。よって、車両１０が備えている装置を使用して車両１０の加振及び重心Ｇmの高さＨgの演算を行うことができるので、特別な装置の追加は不要である。

以上においては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば、上述の実施形態においては、車両１０の重心Ｇmの高さＨgが演算され、重心Ｇmを通る垂線７０が三角形７２の範囲内を通るよう車両１０の目標傾斜角θtが修正される。この目標傾斜角θtの修正においては、車両１０の重心Ｇmの前後方向の位置は一定であるとの前提に立っている。しかし、運転者の体格、積載荷物の有無及び重量などが例えば荷重センサによって検出され、それらの検出結果に基づいて重心Ｇmの前後方向の位置が推定され、重心Ｇmの前後方向の位置も考慮して目標傾斜角θtが修正されてもよい。

また、上述の実施形態においては、車両１０の揺動振動の共振周期Ｔsが演算され、共振周期Ｔsに基づいて上記式（４）に従って車両１０の弾性による揺動変形のばね定数Ｋが演算され、更に上記式（２）に従って車両１０の重心Ｇmの高さＨgが演算される。しかし、車両１０の重心Ｇmの高さＨgは、上記式（４）を上記式（２）に代入することにより得られる下記の式（５）に従って演算されてもよい。

また、上述の実施形態においては、ステップ４０において重心Ｇmの高さＨgがまだ演算されていない旨の判別が行われたときに、ステップ５０において重心Ｇmの高さＨgが標準値Ｈgsに設定される。しかし、制御の開始時にステップ１０に先立って重心Ｇmの高さＨgが標準値Ｈgsに設定され、ステップ４０及び５０が省略されてもよい。

また、上述の実施形態においては、自動傾斜車両１０の定員は１名であるが、本発明が適用される車両の定員は２名以上であってもよい。また、一対の前輪１２Ｌ及び１２Ｒは非操舵駆動輪であり、後輪１４は操舵従動輪である。しかし、前輪１２Ｌ及び１２Ｒは操舵駆動輪であり、後輪１４は非操舵従動輪であってもよい。

また、上述の実施形態においては、ステップ１１２において、車両の重心Ｇmに作用する遠心力Ｆyが演算され、ステップ１１４において、遠心力Ｆyと重力Ｆgとの合力Ｆygが、所定の方向へ作用するようにするための車両の目標傾斜角θtが演算される。所定の方向は、車両の前後方向に見て合力Ｆygが左右の前輪の接地点の中点へ向かう方向である。しかし、所定の方向は、車両の前後方向に見て合力Ｆygが左右の前輪の接地点の中点を含む所定の範囲内の点へ向かう方向であってもよい。更に、目標傾斜角θtは、車両１０の横加速度Ｇyと重力加速度gの比により決定され、推定横加速度Ｇyhと重力加速度gの比に基づいて演算可能であるので、例えば下記の式（６）に従って演算されてもよい。
θt＝arctan(Ｇyh／g) …（６）

また、上述の実施形態においては、予め実験などにより求められた高さＨgと車両１０の質量Ｍとの関係がＲＯＭに格納されており、ステップ９０において、演算された重心の高さＨgに基づいて車両１０の質量Ｍが演算され、ＲＡＭに記憶される。しかし、重心の高さＨgに基づく車両の質量Ｍの演算は省略されてもよい。

更に、上述の実施形態においては、車両１０は車両傾斜装置１８により横方向へ揺動振動せしめられる。しかし、一方の前輪に駆動力が与えられ、他方の前輪に制動力が加えられることにより、或いは後輪に制動力が与えられた状態で一方の前輪に駆動力が与えられることにより、路面からの反力によって車輪に上下力が付与されることを利用して車両が加振されてもよい。

１０…自動傾斜車両、１２Ｌ，１２Ｒ…前輪、１２Ｓ…前輪サスペンション、１４…後輪、１４Ｓ…後輪サスペンション、１６Ｌ，１６Ｒ…キャリア、１８…車両傾斜装置、２０…電子制御装置、２２…車体、２４…揺動軸線、２６…揺動部材、２８…アクチュエータ、３０Ｌ，３０Ｒ…タイロッド、４０…ジャイロスコープ、４２…操舵角センサ、４４…車速センサ、４６…回転角センサ、４８…アクセルポジションセンサ、５０…シフトポジションセンサ、５２…踏力センサ

Claims (2)

1. 左右の前輪と、一つの後輪と、車体と、車両を横方向へ傾斜させる車両傾斜装置と、車両の傾斜角を検出する検出装置と、前記車体傾斜装置を制御するよう構成された制御装置とを含み、前記左右の前輪及び前記車体傾斜装置は一つの前輪サスペンションにより前記車体から懸架され、前記後輪は後輪サスペンションにより前記車体から懸架され、前記制御装置は、車両の旋回時に車両の重心に作用する重力及び遠心力の合力が、車両の前後方向に見て前記左右の前輪の接地点の間の所定の位置へ向かうようにするための旋回内側への車両の目標傾斜角を演算し、車両の傾斜角が前記目標傾斜角になるように前記車体傾斜装置を制御するよう構成された自動傾斜車両において、
   前記制御装置は、車両が走行していないときに、前記車体傾斜装置によって車両を横方向へ傾斜させた後傾斜を解除することにより車両を横方向へ揺動振動させ、前記検出装置により検出された車両の傾斜角の変化に基づいて車両の揺動振動の共振周期を求め、該共振周期に基づいて車両の重心の高さを推定するよう構成され、
   前記制御装置は、高さが推定された重心を通る垂線が前記左右の前輪の接地点及び前記後輪の接地点を結ぶ三角形の範囲外を通る場合には、前記垂線が前記三角形の範囲内を通るように、前記目標傾斜角を修正するよう構成された自動傾斜車両。
2. 請求項１に記載の自動傾斜車両において、前記制御装置は、下端にて固定された片持ち梁の上端に錘が固定された車両の揺動振動モデルについて、共振周期に基づいて前揺動記振動モデルのばね定数を求め、前記ばね定数に基づいて前記揺動振動モデルの重心の高さを演算することにより、車両の重心の高さを演算するよう構成された自動傾斜車両。
   
   

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